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    <meta name="description" content="一、重传机制  1 超时重传 重传机制的其中一个方式，就是在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的 ACK 确认应答报文，就会重发该数据，也就是我们常说的超时重传。  （1）超时重传的发生情况  数据包丢失 确认应答丢失   （2）超时时间RTO设置   RTT(Round-Trip Time 往返时延）：数据从网络一端传送到另一端所需的时间，也就是包的往返时间">
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  <title>TCP重传-滑动窗口：流量控制-拥塞控制 - 博客</title>

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        叶飞
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            <!-- SEO header -->
            <h1 style="display: none">TCP重传-滑动窗口：流量控制-拥塞控制</h1>
            
            
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<h1 id="一-重传机制"><a class="markdownIt-Anchor" href="#一-重传机制"></a> 一、重传机制</h1>
<h2 id="1-超时重传"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1-超时重传"></a> 1 超时重传</h2>
<p>重传机制的其中一个方式，就是在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的 ACK 确认应答报文，就会重发该数据，也就是我们常说的<strong>超时重传</strong>。</p>
<h3 id="1超时重传的发生情况"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1超时重传的发生情况"></a> （1）超时重传的发生情况</h3>
<ul>
<li>数据包丢失</li>
<li>确认应答丢失</li>
</ul>
<h3 id="2超时时间rto设置"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2超时时间rto设置"></a> （2）超时时间RTO设置</h3>
<ul>
<li>
<p>RTT(Round-Trip Time 往返时延）：数据从网络一端传送到另一端所需的时间，也就是包的往返时间</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/2-16489026199843.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="2"></p>
</li>
<li>
<p>精确测量RTO很重要</p>
</li>
<li>
<p>RTO略大于RTT</p>
</li>
<li>
<p>计算RTO的方法</p>
<ul>
<li>需要 TCP 通过采样 RTT 的时间，然后进行加权平均，算出一个平滑 RTT 的值，而且这个值还是<br>
要不断变化的，因为网络状况不断地变化。</li>
<li>除了采样 RTT，还要采样 RTT 的波动范围，这样就避免如果 RTT 有一个大的波动的话，很难被<br>
发现的情况。</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>RFC6289</p>
<ul>
<li>SRTT：计算平滑的RTT</li>
<li>DevRTT: 计算平滑的RTT与最新的RTT的差值</li>
<li>linux中：α = 0.125，β = 0.25， μ = 1，∂ = 4。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/3-16489026256904.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="3"></p>
<ul>
<li>网络情况不好时，多次超时
<ul>
<li>每次超时间隔加倍</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2 id="2-快速重传"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2-快速重传"></a> 2 快速重传</h2>
<p><code>不以时间为驱动，以数据为驱动</code></p>
<p>快速重传机制只解决了一个问题，就是<code>超时时间</code>的问题，但是它依然面临着另外一个问题。就是重传的时候，<code>是重传之前的一个，还是重传所有的问题。</code></p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/4-16489026378945.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="4"></p>
<ul>
<li><code>发送端</code>收到了三个 Ack = 2 的确认，知道了 Seq2 还没有收到，就会<code>在定时器过期之前</code>，重传丢失的 Seq2。</li>
</ul>
<h3 id="1sack"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1sack"></a> （1）SACK</h3>
<p>为了解决不知道重传哪些TCP报文，SACk机制</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/5-16489026449556.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="5"></p>
<ul>
<li>接收方在TCP头部【选项中】设置SACK，可以<code>将缓存的地图发送给发送方</code>，这样<code>发送方</code>就可以知道哪些数据收到了，哪些数据没收到，知道了这些信息，就可以<code>只重传丢失的数据</code>。</li>
<li>如果要支持 SACK ，必须双方都要支持。在 Linux 下，可以通过 <code>net.ipv4.tcp_sack</code> 参数打开这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。</li>
</ul>
<h3 id="2d-sack-duplicate-scak"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2d-sack-duplicate-scak"></a> （2）D-SACK: Duplicate SCAK</h3>
<p>​	Duplicate SACK 又称 D-SACK ，其主要<code>使用了 SACK 来告诉「发送方」有哪些数据被重复接收了</code>。</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/6-16489026497927.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="6"></p>
<ul>
<li>「接收方」发给「发送方」的两个 ACK 确认应答都丢失了，所以发送方超时后，重传第一个数据包（3000 ~ 3499）</li>
<li>于是**「接收方」**发现数据是重复收到的，于是回了一个 <code>SACK = 3000~3500</code>，告诉「发送方」3000~3500 的数据早已被接收了，因为 ACK 都到了 4000 了，已经意味着 4000 之前的所有数据都已收到，所以这个 SACK 就代表着 <strong>D-SACK</strong> 。</li>
<li>这样「发送方」就知道了，数据没有丢，是「接收方」的 ACK 确认报文丢了。</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/7-16489026529968.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="7"></p>
<ul>
<li>数据包（1000~1499） 被网络延迟了，导致「发送方」没有收到 Ack 1500 的确认报文。而后面报文到达的三个相同的 ACK 确认报文，就触发了<strong>快速重传机制</strong>，但是在重传后，被延迟的数据包（1000~1499）又到了「接收方」；</li>
<li>所以「接收方」回了一个 SACK=1000~1500，因为 ACK 已经到了 3000，所以这个 SACK 是 <strong>DSACK</strong>，表示收到了重复的包。</li>
<li>这样发送方就知道快速重传触发的原因不是发出去的包丢了，也不是因为回应的 ACK 包丢了，而是因为网络延迟了。</li>
</ul>
<p>可见， D-SACK 有这么几个好处：</p>
<ol>
<li>可以让「发送方」知道，是发出去的包丢了，还是接收方回应的 ACK 包丢了;</li>
<li>可以知道是不是「发送方」的数据包<strong>被网络延迟</strong>了;</li>
<li>可以知道网络中是不是把「发送方」的数据包给复制了;<br>
在 Linux 下可以通过 <code>net.ipv4.tcp_dsack</code> 参数开启/关闭这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。</li>
</ol>
<h1 id="二-滑动窗口"><a class="markdownIt-Anchor" href="#二-滑动窗口"></a> 二、滑动窗口</h1>
<p>窗口，就可以指定窗口大小，<code>窗口大小</code>就是指<code>无需等待确认应答</code>，而可以<code>继续发送数据</code>的最大值</p>
<ul>
<li>实际上是缓冲区</li>
</ul>
<p>【累计确认 】</p>
<h2 id="1-窗口大小由哪一方决定"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1-窗口大小由哪一方决定"></a> 1 窗口大小由哪一方决定？</h2>
<ul>
<li>TCP首部 <code>window 窗口尺寸</code></li>
<li>通常由<code>接收端</code>确定</li>
</ul>
<h2 id="2-发送方的滑动窗口"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2-发送方的滑动窗口"></a> 2 发送方的滑动窗口</h2>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/8-16489026595269.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="8"></p>
<img src="/2022/04/02/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6/HexoBlog\source\_posts\/img/TCP重传-滑动窗口：流量控制-拥塞控制.assets\9.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="9" style="zoom:50%;">
<ul>
<li>可用窗口为0，在没收到 ACK 确认之前是无法继续发送数据了。</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/9-164890266313110.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="9"></p>
<ul>
<li>当收到之前发送的数据 <code>32~36 字节的 ACK 确认应答</code>后，如果发送窗口的大小没有变化，则滑动窗口往右边移动 5 个字节，因为有 5 个字节的数据被应答确认，接下来 <code>52~56 字节又变成了可用窗口</code>，那么后续也就可以发送 52~56 这 5 个字节的数据了</li>
</ul>
<h2 id="3-程序是如何表示发送方的四个部分的呢"><a class="markdownIt-Anchor" href="#3-程序是如何表示发送方的四个部分的呢"></a> 3 程序是如何表示发送方的四个部分的呢？</h2>
<p>TCP 滑动窗口方案使用<code>三个指针</code>来跟踪在四个传输类别中的每一个类别中的字节。其中两个指针是<code>绝对指针（指特定的序列号</code>），一个是<code>相对指针（需要做偏移）</code>。</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/10-164890266681311.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="10"></p>
<ul>
<li><code>SND.WND</code> ：表示发送<code>窗口的大小</code>（大小是由接收方指定的）；</li>
<li><code>SND.UNA</code> ：是一个<code>绝对指针</code>，它指向的是<code>已发送但未收到确认的第一个字节的序列号</code>，也就是 <code>#2</code> 的第一个字节。</li>
<li><code>SND.NXT</code> ：也是一个<code>绝对指针</code>，它指向<code>未发送但可发送范围的第一个字节的序列号</code>，也就是 <code>#3</code> 的第一个字节。</li>
<li>指向 <code>#4</code> 的第一个字节是个<code>相对指针</code>，它需要 SND.UNA 指针加上 SND.WND 大小的偏移量，就可以指向 #4 的第一个字节了。</li>
</ul>
<h2 id="4-接收方的滑动窗口"><a class="markdownIt-Anchor" href="#4-接收方的滑动窗口"></a> 4 接收方的滑动窗口</h2>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/12-164890268655013.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="12"></p>
<p>其中三个接收部分，使用两个指针进行划分:</p>
<ul>
<li>
<p><code>RCV.WND</code> ：表示接收窗口的大小，它会通告给发送方。</p>
</li>
<li>
<p><code>RCV.NXT</code> ：是一个指针，它指向<strong>期望从发送方发送来的下一个数据字节的序列号</strong>，也就是<code>#3</code>的第一个字节。</p>
</li>
<li>
<p>指向<code>#4</code>的第一个字节是个<code>相对指针</code>，它需要 <code>RCV.NXT 指针加上 RCV.WND 大小</code>的偏移量，就可以指向<code>#4</code>的第一个字节了</p>
</li>
</ul>
<h2 id="5-接收窗口和发送窗口的大小是相等的吗"><a class="markdownIt-Anchor" href="#5-接收窗口和发送窗口的大小是相等的吗"></a> 5 接收窗口和发送窗口的大小是相等的吗？</h2>
<p>并不是完全相等，<strong>接收窗口的大小是约等于发送窗口的大小</strong>的。<br>
因为滑动窗口并不是一成不变的。比如，当接收方的应用进程读取数据的速度非常快的话，这样的话接收窗口可以很快的就空缺出来。那么新的接收窗口大小，是通过 <strong>TCP 报文中的 Windows 字段来告诉发送方(可调整)</strong>。那么这个传输过程是存在时延的，所以接收窗口和发送窗口是约等于的关系。</p>
<h1 id="三-流量控制"><a class="markdownIt-Anchor" href="#三-流量控制"></a> 三、流量控制</h1>
<p>TCP 提供一种机制可以<strong>让「发送方」根据「接收方」的实际接收能力控制发送的数据量</strong>，这就是所谓的流量控制。</p>
<ul>
<li>控制<code>发送速率</code></li>
</ul>
<h2 id="1-操作系统缓冲区与滑动窗口的关系"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1-操作系统缓冲区与滑动窗口的关系"></a> 1 操作系统缓冲区与滑动窗口的关系</h2>
<p>实际上，发送窗口和接收窗口中所存放的字节数，都是放在<strong>操作系统内存缓冲区</strong>中的，而操作系统的缓冲区，会被操作系统调整。<br>
当应用进程没办法及时读取缓冲区的内容时，也会对我们的缓冲区造成影响。</p>
<h3 id="1那操作系统的缓冲区是如何影响发送窗口和接收窗口的呢"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1那操作系统的缓冲区是如何影响发送窗口和接收窗口的呢"></a> （1）那操作系统的缓冲区，是如何影响发送窗口和接收窗口的呢？</h3>
<ul>
<li>应用程序读取不及时，导致消息占用缓冲区</li>
<li>而留存的消息都是被【确认】的，所以ACK确认的包括这一部分</li>
<li>只能通过缩小接收窗口</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/13-164890269056614.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="13"></p>
<ul>
<li>当发送方可用窗口变为 0 时，发送方实际上会定时发送<strong>窗口探测报文</strong>，以便知道接收方的窗口是否发生了改变</li>
</ul>
<p><code>操作系统资源紧张，减少接收缓存</code></p>
<ul>
<li>客户端因为还没有收到服务端的通告窗口报文，所以不知道此时接收窗口收缩成了 100，客户端只会看自己的可用窗口还有 220，所以客户端就发送了 180 字节数据，于是可用窗口减少到40。   【步骤3】</li>
<li>步骤5：可用窗口负值：可用窗口=窗口值- （最后一个-第一个）</li>
<li>为了防止这种情况发生，<code>TCP 规定是不允许同时减少缓存又收缩窗口的</code>，而是采用<code>先收缩窗口</code>，过段时间<code>再减少缓存</code>，这样就可以避免了丢包情况。</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/14-164890269628515.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="14"></p>
<h2 id="2-窗口关闭"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2-窗口关闭"></a> 2 窗口关闭</h2>
<p>如果<strong>窗口大小为 0</strong> 时，就会阻止发送方给接收方传递数据，直到窗口变为非 0 为止，这就是<strong>窗口关闭</strong>。</p>
<h3 id="1窗口关闭潜在的危险"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1窗口关闭潜在的危险"></a> （1）窗口关闭潜在的危险</h3>
<p>接收方向发送方通告窗口大小时，是通过<code>ACK 报文</code>来通告的。<br>
那么，当发生窗口关闭时，接收方处理完数据后，会向发送方通告一个窗口非 0 的 ACK 报文，如果这个通告窗口的 ACK 报文在网络中丢失了，那麻烦就大了。</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/15-164890270031916.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="15"></p>
<p>这会导致发送方一直等待接收方的非 0 窗口通知，接收方也一直等待发送方的数据，如不采取措施，这种相互等待的过程，会造成了<code>死锁</code>的现象。</p>
<h3 id="2tcp-是如何解决窗口关闭时潜在的死锁现象呢"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2tcp-是如何解决窗口关闭时潜在的死锁现象呢"></a> （2）TCP 是如何解决窗口关闭时，潜在的死锁现象呢？</h3>
<p>为了解决这个问题，TCP 为每个连接设有一个持续定时器，只要 TCP 连接一方收到对方的零窗口通知，就启动<strong>持续计时器</strong>。<br>
如果持续计时器超时，就会发送<strong>窗口探测 ( Window probe ) 报文</strong>，而对方在确认这个探测报文时，给出自己现在的<strong>接收窗口大小</strong>。</p>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/16-164890270365717.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="16"></p>
<p>窗口探测的次数一般为 <code>3</code>次，每次大约 <code>30-60 秒</code>（不同的实现可能会不一样）。如果 3 次过后接收窗口还是 0 的话，有的 TCP 实现就会发 <code>RST 报文</code>来<code>中断连接</code>。</p>
<h2 id="3-糊涂窗口综合症"><a class="markdownIt-Anchor" href="#3-糊涂窗口综合症"></a> 3 糊涂窗口综合症</h2>
<p>问题描述：</p>
<figure class="highlight tex"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs tex">如果接收方太忙了，来不及取走接收窗口里的数据，那么就会导致发送方的发送窗口越来越小。<br>到最后，如果接收方腾出几个字节并告诉发送方现在有几个字节的窗口，而发送方会义无反顾地发送这几个字节，这就是糊涂窗口综合症。<br>要知道，我们的 TCP + IP 头有 40 个字节，为了传输那几个字节的数据，要达上这么大的开销，这太不经济了。<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<p>所以，糊涂窗口综合症的现象是可以发生在发送方和接收方：</p>
<ul>
<li>接收方可以通告一个小的窗口</li>
<li>而发送方可以发送小数据</li>
</ul>
<p>于是，要解决糊涂窗口综合症，就解决上面两个问题就可以了</p>
<ul>
<li>让接收方不通告小窗口给发送方</li>
</ul>
<figure class="highlight tex"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs tex">当「窗口大小」小于 min( MSS，缓存空间/2 ) ，也就是小于 MSS 与 1/2 缓存大小中的最小值时，就会向发送方通告窗口为 0 ，也就阻止了发送方再发数据过来。<br>等到接收方处理了一些数据后，窗口大小 &gt;= MSS，或者接收方缓存空间有一半可以使用，就可以把窗<br>口打开让发送方发送数据过来。<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<ul>
<li>让发送方避免发送小数据</li>
</ul>
<figure class="highlight tex"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs tex">使用 Nagle 算法，该算法的思路是[延时处理]，它满足以下两个条件中的一条[才可以发送数据]：<br>- 要等到窗口大小 &gt;= MSS 或是 [数据大小] &gt;= MSS<br>- 收到之前发送数据的 ack 回包<br>只要没满足上面条件中的一条，发送方一直在囤积数据，直到满足上面的发送条件。<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<p><code>TCP_NODELAY</code>选项关闭Nagle算法。</p>
<ul>
<li>talnet或SSH等交互性强的程序</li>
</ul>
<h1 id="四-拥塞控制"><a class="markdownIt-Anchor" href="#四-拥塞控制"></a> 四、拥塞控制</h1>
<h2 id="1-为什么要有拥塞控制呀不是有流量控制了吗"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1-为什么要有拥塞控制呀不是有流量控制了吗"></a> 1 为什么要有拥塞控制呀，不是有流量控制了吗？</h2>
<p>前面的流量控制是避免「发送方」的数据填满「接收方」的缓存，但是并不知道网络的中发生了什么。<br>
一般来说，计算机网络都处在一个共享的环境。因此也有可能会因为其他主机之间的通信使得网络拥堵。</p>
<p>在网络出现拥堵时，如果继续发送大量数据包，可能会导致数据包时延、丢失等，这时 TCP 就会重传数据，但是一重传就会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包，这个情况就会进入恶性循环被不断地放大…</p>
<p>所以，TCP 不能忽略网络上发生的事，它被设计成一个无私的协议，<strong>当网络发送拥塞时，TCP 会自我牺牲，降低发送的数据量</strong>。</p>
<p>于是，就有了<code>拥塞控制</code>，控制的目的就是<code>避免「发送方」的数据填满整个网络</code>。<br>
为了在「<code>发送方</code>」调节所要发送数据的量，定义了一个叫做「<code>拥塞窗口</code>」的概念。</p>
<h2 id="2-什么是拥塞窗口cwnd和发送窗口有什么关系呢"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2-什么是拥塞窗口cwnd和发送窗口有什么关系呢"></a> 2 什么是拥塞窗口cwnd？和发送窗口有什么关系呢？</h2>
<p>拥塞窗口<code>cwnd</code>是发送方维护的一个的状态变量，它会根据<strong>网络的拥塞程度</strong>动态变化的。</p>
<ul>
<li>我们在前面提到过<code>发送窗口 swnd</code>和<code>接收窗口 rwnd</code>是约等于的关系，那么由于加入了拥塞窗口的概念后，此时</li>
<li>发送窗口的值是<span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><mi>s</mi><mi>w</mi><mi>n</mi><mi>d</mi><mo>=</mo><mi>m</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>c</mi><mi>w</mi><mi>n</mi><mi>d</mi><mo separator="true">,</mo><mi>r</mi><mi>w</mi><mi>n</mi><mi>d</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><annotation encoding="application/x-tex">swnd = min(cwnd, rwnd)</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.69444em;vertical-align:0em;"></span><span class="mord mathdefault">s</span><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.02691em;">w</span><span class="mord mathdefault">n</span><span class="mord mathdefault">d</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2777777777777778em;"></span><span class="mrel">=</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2777777777777778em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"></span><span class="mord mathdefault">m</span><span class="mord mathdefault">i</span><span class="mord mathdefault">n</span><span class="mopen">(</span><span class="mord mathdefault">c</span><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.02691em;">w</span><span class="mord mathdefault">n</span><span class="mord mathdefault">d</span><span class="mpunct">,</span><span class="mspace" style="margin-right:0.16666666666666666em;"></span><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.02778em;">r</span><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.02691em;">w</span><span class="mord mathdefault">n</span><span class="mord mathdefault">d</span><span class="mclose">)</span></span></span></span>，也就是拥塞窗口和接收窗口中的最小值。</li>
</ul>
<p>拥塞窗口 cwnd 变化的规则：</p>
<ul>
<li>只要网络中没有出现拥塞， cwnd 就会增大；</li>
<li>但网络中出现了拥塞， cwnd 就减少；</li>
</ul>
<h2 id="3-那么怎么知道当前网络是否出现了拥塞呢"><a class="markdownIt-Anchor" href="#3-那么怎么知道当前网络是否出现了拥塞呢"></a> 3 那么怎么知道当前网络是否出现了拥塞呢？</h2>
<p>其实只要**「发送方」没有在规定时间内接收到 ACK 应答报文**，也就是发生了<code>超时重传</code>，就会认为网络出现了用拥塞。</p>
<h2 id="4-拥塞控制有哪些控制算法"><a class="markdownIt-Anchor" href="#4-拥塞控制有哪些控制算法"></a> 4 拥塞控制有哪些控制算法？</h2>
<h3 id="1慢启动"><a class="markdownIt-Anchor" href="#1慢启动"></a> （1）慢启动</h3>
<p>慢启动的算法记住一个规则就行：<code>当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1</code></p>
<ul>
<li>翻倍</li>
<li>指数增长</li>
<li>慢启动阈值<code>ssthresh</code>
<ul>
<li>当 <code>cwnd &lt; ssthresh</code>时，使用慢启动算法。</li>
<li>当 <code>cwnd &gt;= ssthresh</code> 时，就会使用「<code>拥塞避免算法</code>」。</li>
<li>一般来说 ssthresh 的大小是<code>65535</code>字节</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3 id="2拥塞避免"><a class="markdownIt-Anchor" href="#2拥塞避免"></a> （2）拥塞避免</h3>
<p>规则是：<code>每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。</code></p>
<ul>
<li>线性增长</li>
<li>当触发了重传机制，也就进入了「<code>拥塞发生算法</code>」。</li>
</ul>
<h3 id="3拥塞发生"><a class="markdownIt-Anchor" href="#3拥塞发生"></a> （3）拥塞发生</h3>
<p>当网络出现拥塞，也就是会发生数据包重传，重传机制主要有两种：</p>
<ul>
<li>超时重传
<ul>
<li>ssthresh 设为 cwnd/2   【减半】</li>
<li>cwnd置为1</li>
<li>进入慢启动</li>
<li>激进，造成网络卡顿</li>
</ul>
</li>
<li>快速重传
<ul>
<li>三次ACK，则认为丢失一个中间包</li>
<li>cwnd=cwnd/2</li>
<li>ssthresh=cwnd   【线性增长阶段 让cwnd刚好在阈值位置】</li>
<li>进入<code>快速恢复</code></li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3 id="4快速恢复"><a class="markdownIt-Anchor" href="#4快速恢复"></a> （4）快速恢复</h3>
<p>快速恢复算法如下：</p>
<ul>
<li>拥塞窗口 cwnd = ssthresh + 3 （ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了）；重传丢失的数据包；</li>
<li>如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1；</li>
<li>如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第一步中的 ssthresh 的值，原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态；</li>
</ul>
<p><img src="/img/TCP%E9%87%8D%E4%BC%A0-%E6%BB%91%E5%8A%A8%E7%AA%97%E5%8F%A3%EF%BC%9A%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6-%E6%8B%A5%E5%A1%9E%E6%8E%A7%E5%88%B6.assets/17-164890270901918.jpg" srcset="/img/loading.gif" lazyload alt="17"></p>

                
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        <a href="/tags/TCP/">#TCP</a>
      
        <a href="/tags/%E6%B5%81%E9%87%8F%E6%8E%A7%E5%88%B6/">#流量控制</a>
      
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    <div class="license-title">
      <div>TCP重传-滑动窗口：流量控制-拥塞控制</div>
      <div>http://example.com/2022/04/02/TCP重传-滑动窗口：流量控制-拥塞控制/</div>
    </div>
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        <div class="license-meta-item">
          <div>作者</div>
          <div>叶飞</div>
        </div>
      
      
        <div class="license-meta-item license-meta-date">
          <div>发布于</div>
          <div>2022年4月2日</div>
        </div>
      
      
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        <div>许可协议</div>
        <div>
          
            
            
              <a target="_blank" href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
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                        <span class="hidden-mobile">redis面试题-1</span>
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